天津大学版化工原理上册总复习.ppt
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- 天津大学 化工 原理 上册 复习
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1、 流体流动 质量衡算 连续性方程 能量衡算 柏努利方程 静力学方程 阻力计算 压强测量 摩擦系数 局部阻力当量长度 非圆形管当量直径 流量测量 管路计算 简单管路 复杂管路 并联管路 分支管路 离心泵 泵扬程 泵功率 安装高度 第二章流体输送机械 1 液体输送机械液体输送机械-离心泵离心泵、离心泵工作原理、结构、类型、常用泵简介、离心泵工作原理、结构、类型、常用泵简介、气缚现象。气缚现象。、离心泵主要性能参数:流量、扬程、功率、离心泵主要性能参数:流量、扬程、功率、效率效率 、离心泵的理论压头与流量的关系、离心泵的理论压头与流量的关系 、离心泵实际压头对理论压头的偏移及原因分、离心泵实际压头对
2、理论压头的偏移及原因分析析 、离心泵特性曲线及其应用、离心泵特性曲线及其应用 特性曲线特性曲线;流体性质对曲线的影响流体性质对曲线的影响 转速、尺寸对曲线的影响转速、尺寸对曲线的影响 第二章流体输送机械、离心泵吸上与安装高度、离心泵吸上与安装高度 理想极限吸上理想极限吸上高度高度 汽蚀现象及其原因汽蚀现象及其原因 允许汽蚀余量和允许吸上真空度允许汽蚀余量和允许吸上真空度 非标定工况下工作的离心泵的参数校正,及汽非标定工况下工作的离心泵的参数校正,及汽蚀问题解决方法蚀问题解决方法、离心泵工作点及调节、离心泵工作点及调节 泵特性曲线与管路特性曲线,泵的工作点泵特性曲线与管路特性曲线,泵的工作点 调
3、节原理与方法调节原理与方法 离心泵串、并联操作,等效泵概念离心泵串、并联操作,等效泵概念第二章流体输送机械、离心泵选型,安装及操作、离心泵选型,安装及操作 2 其他类型液体输送泵其他类型液体输送泵、往复泵工作原理、结构部件、分、往复泵工作原理、结构部件、分类、性能;运转与调节类、性能;运转与调节 、旋转泵与旋涡泵等、旋转泵与旋涡泵等 、各类泵的选用与比较、各类泵的选用与比较 3 气体输送及压缩机械气体输送及压缩机械 、气体输送机械应用场所,及分类方法、气体输送机械应用场所,及分类方法、离心式通、鼓风及压缩机、离心式通、鼓风及压缩机 离心通风机离心通风机)结构、原理、性能参数结构、原理、性能参数
4、 )标定状态及选型原则标定状态及选型原则 离心鼓风压缩机离心鼓风压缩机 旋转鼓风机旋转鼓风机(罗茨风机罗茨风机)工作原理;工作原理;)主要性能参数;主要性能参数;)操作及调节操作及调节、往复式压缩机、往复式压缩机 )结构及主要部件;结构及主要部件;)工作原理与过程工作原理与过程 ;)压缩压缩过程的外加功及压缩功率计算:过程的外加功及压缩功率计算:等温压缩过程等温压缩过程 绝热压缩过程;绝热压缩过程;)余隙及其影响;余隙及其影响;)多级压缩多级压缩:目的目的及原因、优点、功及功率计算方法,及原因、优点、功及功率计算方法,第三章机械分离固体颗粒:大小及其表示方法;粒度及标准筛;粒度分布、粒度统计平
5、均方法;非球形颗粒粒度表示筛:分类及结构;生产能力;分割粒径。2 沉沉 降降2 沉沉 降降、重力沉降、重力沉降 基本假定,受力分析,沉降过程速度的变基本假定,受力分析,沉降过程速度的变化化 阻力系数,备阶段沉降速度计算公式及应阻力系数,备阶段沉降速度计算公式及应用用 分级沉降、非球形颗粒及干扰沉降分级沉降、非球形颗粒及干扰沉降 重力沉降室:重力沉降室:)结构与特点、应用场所)结构与特点、应用场所)设计计算及结论)设计计算及结论 竖流沉降槽竖流沉降槽)结构与部件)结构与部件)特点、应用场所)特点、应用场所)设计计算)设计计算、离心沉降 离心沉降速度:离心力场受力分离心沉降速度:离心力场受力分析、
6、沉降速度,分离因子析、沉降速度,分离因子 分离设备分离设备)旋风分离器旋风分离器:结结构与操作、特点、压降损失、临界构与操作、特点、压降损失、临界分离粒径、分离总效率(分级效分离粒径、分离总效率(分级效率)、选型;率)、选型;3 过 滤、概述:过滤速度与过滤速率、概述:过滤速度与过滤速率 流体通过固定床压降计算:欧根流体通过固定床压降计算:欧根-康康采尼方程采尼方程 )固定床中流动特征;固定床中流动特征;)简化模型;简化模型;)过滤基本方程;过滤基本方程;)过滤推动力与过滤推动力与阻力阻力 )恒压过滤方程及其应用;恒压过滤方程及其应用;)滤饼的压缩性对过滤常数的影响滤饼的压缩性对过滤常数的影响
7、)过滤常数的测定;过滤常数的测定;2、过滤计算间歇过滤计算、过滤计算间歇过滤计算)操作周期及其优化;操作周期及其优化;)生产能力生产能力 连续过滤计算连续过滤计算:)过滤周期;过滤周期;)生产能力生产能力第五章传热学 1 概概 述述、传热在化工生产中的应用、传热在化工生产中的应用)传热三类情况;传热三类情况;)传热在化工生产中的地位及作用传热在化工生产中的地位及作用 、传热的三种基本形式、传热的三种基本形式)热力学第二定律;热力学第二定律;)传热的基本方式传热的基本方式:机理、特点。机理、特点。2 热热 传传 导导、付立叶定律、付立叶定律)概念及术语概念及术语 )付立叶定律付立叶定律、导热系数
8、:固体、液体、气体导热系数、导热系数:固体、液体、气体导热系数、平壁中的导热、平壁中的导热)稳定一维单层平壁传热稳定一维单层平壁传热;)稳定一维多层平壁传热稳定一维多层平壁传热、园筒壁中的稳定传热:、园筒壁中的稳定传热:)单层圆筒壁传热单层圆筒壁传热;)多层圆筒壁传热多层圆筒壁传热3 两流体间的热量传递-对流传热分析、平壁两侧流体换热过程分析、平壁两侧流体换热过程分析)概念与术语;)概念与术语;)换热分析)换热分析)实际简化处理;)实际简化处理;)热阻及其计算)热阻及其计算、对流传热系数和总传热系数、对流传热系数和总传热系数、强化传热和提高传热系数的手段、强化传热和提高传热系数的手段、影响对流
9、传热系数的因素、影响对流传热系数的因素)流动状态)流动状态;)对流状态)对流状态 )流体性质)流体性质)传热面形状)传热面形状 1、传导对流和辐射、传导对流和辐射2、稳态传热与不稳态传热、稳态传热与不稳态传热3、传热微分方程和管内层流温度分布、传热微分方程和管内层流温度分布4、傅里叶定律、牛顿冷却定律及、傅里叶定律、牛顿冷却定律及传热基本方程传热基本方程5、传热过程的平衡关系和速率关系、传热过程的平衡关系和速率关系对数平均温差对数平均温差第四章第四章 传热传热基本概念基本概念 热阻概念及传热控制步骤热阻概念及传热控制步骤 换热器的校核与调节换热器的校核与调节 膜状冷凝和滴状冷凝膜状冷凝和滴状冷
10、凝 泡状沸腾和膜状沸腾泡状沸腾和膜状沸腾 黑体镜体透热体黑体镜体透热体 吸收率(黑度)反射率和折射率吸收率(黑度)反射率和折射率 强化传热和削弱传热的措施强化传热和削弱传热的措施 换热器流体流动路径选择换热器流体流动路径选择AkbAkbAkbttRRRtttQ332211413213212112tttttQkAbbRkA单层平壁导热速率的工作方程式单层平壁导热速率的工作方程式多层平壁导热速率的工作方程式多层平壁导热速率的工作方程式单层圆筒壁的导热速率单层圆筒壁的导热速率121212221122lnlnmL TTL TTTTQkkkArdbrd143241122332111lnlnlnl ttQ
11、dddkdkdkd多层圆筒壁的导热速率多层圆筒壁的导热速率基本公式mwwwmwtKSttSbtTkSTTS)()(2211mpptKSttCWTTCW)()(122221112211111SkSbSKSm221212111mSSkbSSK2221211212111SmSRddkbddRddK0.80.023nNuRePr2.0/8.0/dduu 有一套管换热器,管内为有一套管换热器,管内为54542mm,套管为,套管为1161164mm 的钢管,内管中苯被加热,苯进口的钢管,内管中苯被加热,苯进口温度为温度为50,出口温度为,出口温度为80,流量为,流量为4000kg/h。环隙为环隙为133.
12、3的饱和水蒸气冷凝,其汽化热为的饱和水蒸气冷凝,其汽化热为2168.1kJ/kg,冷凝传热膜系数为,冷凝传热膜系数为11630W/m2.K。苯在苯在5080之间的物性参数平均值为密度之间的物性参数平均值为密度=880kg/m3,比热,比热:Cp=1.86kJ/kg.,粘度,粘度=0.39=0.3910-3Pa.sPa.s,导热系数,导热系数=0.134W/m.k=0.134W/m.k,管内壁垢阻为管内壁垢阻为0.000265cm2/W,管壁及管外侧热,管壁及管外侧热阻不计。试求:阻不计。试求:(1)加热蒸汽消耗量;)加热蒸汽消耗量;(2)所需的传热面积(以内管外表面计)。)所需的传热面积(以内
13、管外表面计)。解:(解:(1)加热蒸汽消耗量:)加热蒸汽消耗量:)(1222ttcwDrphkgDD/103)5080(86.140001.2168(2 2)内管中苯的流速:)内管中苯的流速:smdwu/643.005.0785.08803600/4000785.0/222243210245.71039.0880643.005.0udRe湍流湍流CmWPRdcPrepr024.08.044.08.02233/937)41.5()10254.7(05.0134.0023.0023.041.5134.01039.01086.1则以内管外表面计的传热系数为:则以内管外表面计的传热系数为:000265
14、.050545093754116301112212211sRddddk2/656mWK.2.67803.133503.133ln5080ln2112tTtTtttm21131122241.12.67656)5080(1086.1)36004000()(mSStKSttcwmp 一列管式换热器由一列管式换热器由25*2 钢管制成。钢管制成。在在管内流动,注量为管内流动,注量为10/s,由,由320K冷却到冷却到310K,的平均比热为的平均比热为0.86J/*K。冷却水在管外。冷却水在管外与呈逆流流动,流量为与呈逆流流动,流量为3.58/s,进口温度,进口温度为为300K。已知侧的。已知侧的1 为
15、为50W/K,水侧,水侧2为为500 W/K,垢,垢 阻不计,水的比热为阻不计,水的比热为4.16J/*K。试计算:(试计算:(1)冷却水的出口温度。)冷却水的出口温度。(2)传热系数。)传热系数。(3)传热面积。)传热面积。KWccTTcWttpcphh8.30516.458.3)310320(86.010300)(2112)/(7.38500123451025221502512131000KmWdbdddKmii21221216.1832/)3003108.305320(7.38)310320(86.010)(21)(mtTtTKTTcWSphh问答题 1.应用柏努利方程式时应注意哪些?应
16、用柏努利方程式时应注意哪些?2.孔板流量计与转子流量计在测量方法上有何不同?孔板流量计与转子流量计在测量方法上有何不同?3.何谓离心泵的设计点及工作点?何谓离心泵的设计点及工作点?4.何谓何谓“气缚气缚”和和“气蚀气蚀”?5.重力沉降与离心沉降?重力沉降与离心沉降?6.过滤开始时,为什么滤液是浑浊的?过滤开始时,为什么滤液是浑浊的?7.三种基本传热方式的原理各是什么?三种基本传热方式的原理各是什么?8.写出对流传热膜系数关联式中的四个准数名称及计写出对流传热膜系数关联式中的四个准数名称及计算公式算公式 9.提高传热系数提高传热系数 的方法有哪些?的方法有哪些?10.常用的加热剂(热载体)有哪些
17、?常用的加热剂(热载体)有哪些?1.应用柏努利方程式时应注意哪些?应用柏努利方程式时应注意哪些?1根据题意绘出流程示意图,标明流体流动方向。根据题意绘出流程示意图,标明流体流动方向。确定衡算范围,选取上、下游截面,选取截面的原确定衡算范围,选取上、下游截面,选取截面的原则是:两截面均与流体流动方向相垂直;其次,两截面则是:两截面均与流体流动方向相垂直;其次,两截面之间流体必须是连续的;第三,待求的物理量应该在某之间流体必须是连续的;第三,待求的物理量应该在某截面上或两截面间出现;第四,截面上的已知条件最充截面上或两截面间出现;第四,截面上的已知条件最充分,且两截面上的分,且两截面上的u、p、Z
18、两截面间的两截面间的 都应相对应一都应相对应一致。致。选取基准水平面,基准面必须与地面平行;为简化选取基准水平面,基准面必须与地面平行;为简化计算,常使所选的基准面通过某一衡算截面。计算,常使所选的基准面通过某一衡算截面。各物理量必须采用一致的单位制,同时,两截面上各物理量必须采用一致的单位制,同时,两截面上压强的表示方法要一致。压强的表示方法要一致。fh2.孔板流量计与转子流量计在测量方法上有孔板流量计与转子流量计在测量方法上有何不同?何不同?孔板流量计属变压差(定截面)流量计,测得的是孔板流量计属变压差(定截面)流量计,测得的是管截面上的平均速度;采用管截面上的平均速度;采用U形管压差计读
19、数形管压差计读数R表示压表示压强差,流量通式可写作强差,流量通式可写作 式中式中C为流量系数,在为流量系数,在0.60.7之间为宜;孔板流量计的之间为宜;孔板流量计的U形管压差计读数形管压差计读数R对流量变化反应灵敏,但其缺点是对流量变化反应灵敏,但其缺点是流体流经孔板前后能量损失较大,该损失称为永久损流体流经孔板前后能量损失较大,该损失称为永久损失。失。gRCApCAVs)(22000 转子流量计属变截面(恒压差)流量计,读取转子流量计属变截面(恒压差)流量计,读取流量方便,直观性好,能量损失小,测量范围宽,流量方便,直观性好,能量损失小,测量范围宽,可用于腐蚀性流体的测量,但不能用于高温高
20、压可用于腐蚀性流体的测量,但不能用于高温高压的场合,且安装的垂直度要求较高。转子流量计的场合,且安装的垂直度要求较高。转子流量计的流量公式为:的流量公式为:式中的式中的CR为流量系数,其值接近于为流量系数,其值接近于1。转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。当被测流体转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。当被测流体的密度不同于标定介质密度时,需对原刻度加以校正。的密度不同于标定介质密度时,需对原刻度加以校正。fffRRsAgVACV)(23.何谓离心泵的设计点及工作点?何谓离心泵的设计点及工作点?(1)离心泵铭牌上所标的流量和压头,是泵在最)离心泵铭牌上所标的流量和压头,是泵在最高效率点所对应
21、的性能参数(高效率点所对应的性能参数(Qs、Hs、Ns),称),称为设计点。泵应在高效区(即为设计点。泵应在高效区(即92%的范围内)工的范围内)工作。作。(2)离心泵的工作点)离心泵的工作点 联立求解管路特性方程式联立求解管路特性方程式和离心泵的特性方程式所得的流量和压头即为泵和离心泵的特性方程式所得的流量和压头即为泵的工作点。若将离心泵的特性曲线的工作点。若将离心泵的特性曲线HQ与其所在与其所在管路特性曲线管路特性曲线HeQe绘于同一座标上,两交点绘于同一座标上,两交点M称为泵在该管路上的工作点。称为泵在该管路上的工作点。4.为什么说调节离心泵出口阀的开度,为什么说调节离心泵出口阀的开度,
22、就可以达到调节流量的目的?就可以达到调节流量的目的?调节泵的出口阀的开度便改变了管路特性曲线,调节泵的出口阀的开度便改变了管路特性曲线,从而改变了泵的工作点。此法操作简便,工程上从而改变了泵的工作点。此法操作简便,工程上广泛采用,其缺点是关小阀门时,额外增加了动广泛采用,其缺点是关小阀门时,额外增加了动力消耗,不够经济。力消耗,不够经济。阀门关小,管路阻力增大,管路特性曲线上移,阀门关小,管路阻力增大,管路特性曲线上移,工作点由工作点由MM点,流量减小。点,流量减小。5.何谓何谓“气缚气缚”和和“气蚀气蚀”?(1)气缚现象:)气缚现象:不灌液,则泵体内存有空气,由于不灌液,则泵体内存有空气,由
23、于 空气空气液,所以产生的离心力很小,因而叶轮中心液,所以产生的离心力很小,因而叶轮中心处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内,达处所形成的低压不足以将贮槽内的液体吸入泵内,达不到输液目的。不到输液目的。(2)汽蚀现象:)汽蚀现象:离心泵运转时,假如:离心泵运转时,假如:pKpv(t),pv(t)被输液温度被输液温度t时的饱和蒸汽压,则液体发生汽化产时的饱和蒸汽压,则液体发生汽化产生汽泡,汽泡随同液体从低压区流向高压区,在高压生汽泡,汽泡随同液体从低压区流向高压区,在高压的作用下迅速凝聚或汽泡破裂,与此同时,汽泡周围的作用下迅速凝聚或汽泡破裂,与此同时,汽泡周围的液体会以极高的速度冲向原汽
24、泡所占据的空间,在的液体会以极高的速度冲向原汽泡所占据的空间,在冲击点处可形成高达几万冲击点处可形成高达几万kpa的压强,冲击频率可高达的压强,冲击频率可高达每秒几万次之多,若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附每秒几万次之多,若当汽泡的凝聚发生在叶片表面附近时,众多液体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片,近时,众多液体质点犹如细小的高频水锤撞击叶片,侵蚀叶片和叶轮,这种不正常现象称为汽蚀现象。侵蚀叶片和叶轮,这种不正常现象称为汽蚀现象。汽蚀发生时,会产生噪音和震动,叶汽蚀发生时,会产生噪音和震动,叶轮局部地方在巨大冲击力的反复作用轮局部地方在巨大冲击力的反复作用下,材料表面疲劳,从点蚀到形成严下,材料表
25、面疲劳,从点蚀到形成严重的蜂窝状空洞,损坏叶片。泵的流重的蜂窝状空洞,损坏叶片。泵的流量,压头和效率急剧下降,严重时甚量,压头和效率急剧下降,严重时甚至吸不上液体,所以为保证离心泵正至吸不上液体,所以为保证离心泵正常运转,应避免汽蚀现象的产生,即常运转,应避免汽蚀现象的产生,即须使须使pKpv(t)。6.过滤开始时滤液为什么是浑浊的?过滤开始时滤液为什么是浑浊的?答:过滤之初会有一些细小颗粒穿过答:过滤之初会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊,但是颗粒会在孔介质而使滤液浑浊,但是颗粒会在孔道中迅速地发生架桥现象,使小于孔道中迅速地发生架桥现象,使小于孔道直径的细小颗粒也能被截拦,故过道直径的细
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